變壓器油微水超標現場處理方法的改進

趙丙軍

(河北電力建設監理有限責任公司,石家莊 050011)

在大中型變電站的建設中，為減輕變壓器本體的質量，一般采取無油、充氮運輸,變壓器油的濾油處理及注油工作在施工現場進行。變壓器油運到現場后，首先要對其進行檢測，檢測中最常見的問題就是絕緣油的微水超標，如何處理該類絕緣油以滿足電力規范要求，成為施工現場安裝大中型電力變壓器中較關鍵的問題。如果處理方法不當，不僅浪費時間，還會耗費較大的人力、物力和財力，給電力建設造成不應有的損失；如果絕緣油的微水超標問題處理不好，會導致大中型變壓器的安裝難以正常進行。

1 概述

長春超高壓局龍嘉500 kV變電站(簡稱“龍嘉變電站”)一期工程安裝的3號變壓器(單相3臺)總用油量約為200 t(每臺約為67 t)。變壓器油運到現場經初次檢測，擊穿電壓為18～25 kV/2.5 mm，微水含量25～30 mg/L。根據GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》的要求，500 kV電壓等級設備投入運行前油的擊穿電壓應大于等于60 kV/2.5 mm，微水含量小于等于10 mg/L,顯然，這批油不合格(試驗所使用的微水檢測儀均經過有資質的法定計量單位的檢測，使用時在有效檢測期內)，需要在施工現場進行處理。

2 傳統處理方法及效果

目前，變壓器油微水超標常用的處理方法是采取真空濾油機對其進行真空加熱處理。在對龍嘉變電站變壓器油微水處理時，先后采用了單罐式濾油循環法和倒罐式濾油循環法。

2.1 單罐式濾油循環法

單罐式濾油循環法的原理為罐內的變壓器油被加藤濾油機從罐內抽入濾油機內,通過濾油機的抽真空加熱進行過濾,過濾后的變壓器油又通過連接在油罐上部的管路再次送回罐中,反復循環,將不合格油內的水分及雜質從油中脫離，直到微水、耐壓等各項指標合格。單罐式濾油循環法結構示意見圖1，其中，油罐下部法蘭管道連接濾油機進油管道，排油管道連接在油罐上部。

圖1 單罐式濾油循環法結構示意

在處理中，按照上述單罐式濾油循環法原理進行管路連接，進、出油管接在油罐的對角，便于油在油罐中進行全方位的循環，經過半個多月(24 h晝夜不停)單罐濾油循環, 其變壓器油微水含量毫無改善,擊穿電壓未達到合格標準。考慮到工期限制，未查找原因，便改用倒罐式濾油循環法進行過濾。

2.2 倒罐式濾油循環法

倒罐式濾油循環法的原理為在單罐式濾油循環結構的基礎上拆除油罐上部的排油管，增加一個15 t油罐B,將油罐A和油罐B通過加藤濾油機連接起來,油罐A中的變壓器油通過加藤濾油機抽真空加熱過濾后將油導入到油罐B中,待油罐A中的變壓器油全部抽到油罐B中后,再利用同樣方法將油罐B中的變壓器油通過加藤濾油機加熱過濾后倒回油罐A內, 反復循環,從而使不合格油內的水分及雜質從油中脫離,直到微水、耐壓等各項指標達到合格要求。倒罐式濾油循環法結構示意見圖2。

圖2 倒罐式濾油循環法結構示意

經過多次循環濾油，變壓器油中微水含量和耐壓非但沒有達標，反而增加了絕緣油中的微水含量，降低了擊穿電壓。

3 傳統處理失敗的原因

龍嘉變電站2次現場絕緣油過濾均在7月份進行，7月份正是這里的雨季，空氣濕度較大，這與2次濾油失敗有密切的外在關系；通過現場勘察，發現呼吸器硅膠變色，在抽真空過程中，因罐體內壓力減小，外在潮濕的空氣就由呼吸器進入罐中和油中，致使處理效果不佳，甚至適得其反。

3.1 單罐式濾油循環法

循環絕緣油在落入油罐時通過了頂部空氣層，落入的油不停地把空氣層中的部分氣體帶入油中，油中的氣體又通過出油管路帶到加藤濾油機，加藤濾油機又通過真空泵把氣體脫了出去。循環絕緣油罐中的空氣層隨著空氣的減少又不斷地通過呼吸器吸入外部的空氣，這樣大量的吸入外邊的空氣，單靠這種小型呼吸器過濾空氣中濕度的作用是微小的。從外面吸入的潮濕氣體有一部分再次被帶入油中，一部分在油罐頂部的空氣層中，不停地向絕緣油釋放水分，造成絕緣油的微水含量超標，并使絕緣油的耐壓變低，致使絕緣油的熱油循環處理失敗。

3.2 倒罐式濾油循環法

在倒罐濾油過程中，出油罐中的絕緣油隨著油的抽出，油所占有的空間不斷變小，頂部空氣層占有空間不斷變大，油罐會通過自身呼吸器不停地吸入外面的空氣，每次倒罐都會重復此過程，這種接近于對外開放式的濾油，只靠油罐呼吸器過濾大量流動的空氣中水分，作用是很微弱的。

4 改進措施及效果

經分析可知2次濾油均失敗的原因為絕緣油與外界的空氣沒有真正隔絕，于是對變壓器絕緣油的循環方式進行了改進。

4.1 改進措施

4.1.1 改進后的單罐式濾油循環法

在濾油管路流入油罐的法蘭下方加裝了1根管子，管子的長度大于油罐油面上方的空氣層的距離，使油不經過油罐上部的空氣層而直接流入油中，結構示意見圖3。

圖3 改進后單罐式濾油循環結構示意

這樣，在循環濾油過程中，油落入油罐時不會再把上層的空氣帶入油中，上層的空氣也不會再減少，呼吸器也不會再吸入外面的空氣，這時呼吸器的閥門就可以關掉，徹底將油和外面空氣隔離。實踐證明，處理15 t(即1罐)微水含量在20～30 mg/L的絕緣油，只需要12～20 h便可成功。

4.1.2 改進后的倒罐式濾油循環法

倒罐循環濾油時為使2臺油罐中的空氣不再和外界空氣接觸，把2個油罐頂部的呼吸器本體拆除，再用1根管路(可用PVC管路)把2個呼吸器連通起來，2個罐頂部空氣互相流通。倒罐循環濾油過程中，絕緣油和外界空氣完全隔絕，結構示意見圖4。

圖4 改進后倒罐式濾油循環結構示意

這種濾油方法可使15 t(即1罐)微水含量在20～30 mg/L的絕緣油，只需要16～24 h便可處理好。處理好第1罐后再處理第2罐時，使用過的空罐的密封不要破壞，把處理好了的油罐呼吸器的閥門關掉，拆下呼吸器管路的法蘭，把原本的連接管路連接到待處理的下一油罐的呼吸器上，而后進行倒罐式油循環。這樣會大大節省濾油時間。因為使用過的空罐里的空氣已經比較干燥，這種循環濾油方式從第2罐開始，1罐絕緣油處理一般需10 h左右。這種方式在絕緣油罐體容積相同，罐數量較多(還有1只備用罐)時可使用。

4.2 效果

龍嘉500 kV變電站3號主變壓器油使用上述2種方法進行處理(全部絕緣油的處理只用了4天多時間)，變壓器油經檢驗均已合格。目前，3號主變壓器已經完成注油，變壓器72 h的熱油循環也已經結束，本體取油試驗各項指標均滿足國家標準，主變壓器局部放電試驗合格，已具備投運條件。

5 結束語

通過對變壓器油濾油循環管路的改裝,解決了變壓器油在循環過程中與空氣接觸,將空氣中的水分重復帶入油中的問題。縮短了濾油時間,提高了效率,降低了施工單位的成本，保證了電氣設備的安全運行，對其他變電站同類問題的處理具有一定的借鑒意義。